(57)【要約】  アンテナ装置は、第１高周波信号を出力する第１高周波出力手段と、第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する第２高周波出力手段と、第１高周波出力手段から出力された第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する第１アンテナ手段と、第２高周波出力手段から出力された第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する第２アンテナ手段と、第１高周波出力手段から出力される第１高周波信号、および、第２高周波出力手段から出力される第２高周波信号、のうち少なくとも一方の位相を調整する位相調整手段と、を備える。
2011145264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１高周波信号を出力する第１高周波出力手段と、
前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する第２高周波出力手段と、
前記第１高周波出力手段から出力された前記第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する第１アンテナ手段と、
前記第２高周波出力手段から出力された前記第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する第２アンテナ手段と、
前記第１高周波出力手段から出力される前記第１高周波信号、および、前記第２高周波出力手段から出力される前記第２高周波信号、のうち少なくとも一方の位相を調整する位相調整手段と、
を備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記第１アンテナ手段及び第２アンテナ手段は、夫々、複数のアンテナ素子からなるアレイアンテナである、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のアンテナ装置であって、
前記第１高周波出力手段と前記第１アンテナ手段との接続、および、前記第２高周波出力手段と第２アンテナ手段との接続、のうち少なくとも一方を接続状態および非接続状態に切り替えるスイッチ手段を更に備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載のアンテナ装置であって、
前記第１アンテナ手段および第２アンテナ手段のうち、少なくとも一方の放射出力を調整する電力調整手段を更に備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
高周波信号を出力する高周波出力手段と、
前記高周波出力手段から出力された高周波信号を同一の周波数成分を有する２つの高周波信号に分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐された一方の高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する第１アンテナ手段と、
前記分岐手段により分岐された他方の高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する第２アンテナ手段と、
前記第１アンテナ手段および第２アンテナ手段に夫々入力される高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する位相調整手段と、
を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
第１高周波信号を出力する第１高周波出力手段と、
前記第１高周波出力手段から出力された第１高周波信号を２つに分岐する第１分岐手段と、
前記第１分岐手段により分岐された２つの第１高周波信号に応じて、２つの励振部から相互に直交する直線偏波を同時に放射して、右旋の楕円偏波を生成する第１アンテナ手段と、
前記励振部に夫々入力される２つの第１高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する第１位相調整手段と、
を有する第１アンテナ装置と、
前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する第２高周波出力手段と、
前記第２高周波出力手段から出力された第２高周波信号を２つに分岐する第２分岐手段と、
前記第２分岐手段により分岐された２つの第２高周波信号に応じて、２つの励振部から相互に直交する直線偏波を同時に放射して、左旋の楕円偏波を生成する第２アンテナ手段と、
前記励振部に夫々入力される２つの第２高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する第２位相調整手段と、
を有する第２アンテナ装置と、
を備えることを特徴とするアンテナシステム。
【請求項７】
第１高周波信号を出力する工程と、
前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する工程と、
前記出力された前記第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する工程と、
前記出力された前記第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する工程と、
前記出力された第１高周波信号および第２高周波信号、のうち少なくとも一方の位相を調整する工程と、
を含む、ことを特徴とするアンテナ装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易な構成で、所望の偏波方向を有する直線偏波を生成できるアンテナ装置、アンテナシステム及びその調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、屋内環境において使用されるギガビット級の高速無線の需要が高まっている。例えば、６０ＧＨｚ帯などの高周波帯は、従来から使用されている略６ＧＨｚ以下のマイクロ波帯と比較して、広帯域伝送が容易であることから利用促進が図られている。一方で、このような高周波帯の電波は、回折が小さく直進性が強いという特性を有している。したがって、この高周波帯の電波を送受信する通信機器間に遮蔽物が入ると、その通信品質が低下し、特に、ミリ波帯では通信が途切れるという問題が生じている。【０００３】
そこで、例えば、上述のように通信機器間に遮蔽物が入った場合に、直接波ではなくその反射波を用いて、通信品質を維持する対策がとられている。一方、反射波による入力電波の位相は反転する場合があり、送信アンテナおよび受信アンテナにおいて円偏波を用いると、著しく受信電力が劣化する可能性がある。【０００４】
このため、一般的に上述の反射波通信において直線偏波が使用されているが、その場合に、主として以下の２つの問題が生じている。１つ目の問題は、送信器および受信器において直線偏波アンテナが使用されたとき、そのアンテナの偏波方向が揃っている場合には受信感度が最大となるが、偏波方向にずれが生じた場合には感度が低下する可能性があることである。また、屋内（特に、家庭環境）において上記反射波通信が行われた場合に、この問題を回避するために、送受信器を設置する位置関係を限定し送受信アンテナの角度を一定に保つ要件を課すと、大きく利便性を損なう可能性がある。【０００５】
２つ目の問題は、反射体の反射率が電波の入射角と使用する偏波方向とにより大きく変化することである。例えば、平行偏波を用いた場合に、ブリュ−スター角に相当する特定の入射角で受信感度が得られない可能性がある。これは、反射体の反射率は、直線偏波の電界励振方向と反射面とのなす角に依存するためである。一般に、屋内における反射面には、壁や床などの水平もしくは垂直な反射面だけでなく、屋内に配置されたソファなどの傾斜した反射面も含まれる。【０００６】
また、屋内では人の入出りなどに起因して電波の伝搬環境が変化し易いため、複数の通信経路を確保するのが望ましく、この場合、各通信経路には様々な反射面を利用することとなる。したがって、上記２つの問題を解決するためには、偏波方向を可変にすることが必要となる。さらに、通信相手の放射する電波の偏波が不明である場合は、直線偏波を生成するだけでなく、右旋および左旋の円偏波（又は楕円偏波）を生成する必要がある。【０００７】
ここで、アンテナ素子から放射された偏波の方向を変換する偏波変換器を備えるアンテナ装置が知られている（特許文献１参照）。当該アンテナ装置において、アンテナ素子から放射された円偏波は、偏波変換器により直線偏波に変換される。また、偏波変換器を回転させることで、その直線偏波の偏波方向を補正することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−８４２１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２５４１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、当該アンテナ装置自体は直線偏波を生成だけであり、直線偏波の偏波方向を補正する場合は、偏波変換器を機械的に方向転換する必要があるため、高速動作が困難となる。また、アンテナ素子以外に偏波変換器が必要となるために、構成が複雑となりコストの増加にも繋がる。【００１０】
一方で、図１４に示す如く、高周波源１４１と、分岐回路１４２と、移相器１４３と、給電線１４４と、複数の励振部が設けられたパッチアンテナ１４５と、電力増幅器１４６と、を備えるアンテナ装置１４０が知られている。高周波源１４１から出力される高周波信号は、分岐回路１４２により分岐されて、移相器１４３及び給電線１４４を介してパッチアンテナ１４５に入力される。給電線１４４が夫々接続されるパッチアンテナ１４５上の２つの励振部は、互いに直交する放射電界を励起する。この２つの励振部への入力される高周波信号の位相は、移相器１４３によって、例えば、０°、９０°、１８０°、２７０°の位相差が与えられ、直線偏波および円偏波が生成される。また、電力増幅器１４６によりパッチアンテナ１４５への入力比を制御することで、直線偏波の偏波方向の調整が可能となる。【００１１】
当該アンテナ装置１４０は、偏波変換器を必要とせず、電気的操作によって偏波の切り替えが可能となる利点を有している。一方で、１つのパッチアンテナ１４５に２つの励振部を設けるため、各励振部に給電線を夫々接続する必要が生じ、配線が複雑となる虞がある。さらに、例えば、このアンテナ装置を複数組み合わせてアンテナシステムを構成した場合に、アンテナの素子数が増加するに従ってその配線が困難となる。一方で、左旋偏波方式のアンテナと右旋偏波方式のアンテナとを備えるアンテナ装置が知られている（特許文献２参照）。【００１２】
そこで、上述のような特別な偏波変換装器やアンテナへの複雑な配線を必要とせずに、任意の偏波方向を有する直線偏波を生成できるアンテナ装置が望まれている。【００１３】
本発明は、上述のような問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、所望の直線偏波を生成できるアンテナ装置、アンテナシステム及びその調整方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１高周波信号を出力する第１高周波出力手段と、前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する第２高周波出力手段と、前記第１高周波出力手段から出力された前記第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する第１アンテナ手段と、前記第２高周波出力手段から出力された前記第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する第２アンテナ手段と、前記第１高周波出力手段から出力される前記第１高周波信号、および、前記第２高周波出力手段から出力される前記第２高周波信号、のうち少なくとも一方の位相を調整する位相調整手段と、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置である。【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明の一態様は、高周波信号を出力する高周波出力手段と、前記高周波出力手段から出力された高周波信号を同一の周波数成分を有する２つの高周波信号に分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐された高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する第１アンテナ手段と、前記分岐手段により分岐された高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する第２アンテナ手段と、前記第１アンテナ手段および第２アンテナ手段に夫々入力される高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する位相調整手段と、を備えることを特徴とするアンテナ装置であってもよい。【００１６】
さらに、上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１高周波信号を出力する第１高周波出力手段と、前記第１高周波出力手段から出力された第１高周波信号を２つに分岐する第１分岐手段と、前記第１分岐手段により分岐された２つの第１高周波信号に応じて、２つの励振部から相互に直交する直線偏波を同時に放射して、右旋の楕円偏波を発生させる第１アンテナ手段と、前記励振部に夫々入力される２つの第１高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する第１位相調整手段と、を有する第１アンテナ装置と、前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する第２高周波出力手段と、前記第２高周波出力手段から出力された第２高周波信号を２つに分岐する第２分岐手段と、前記第２分岐手段により分岐された２つの第２高周波信号に応じて、２つの励振部から相互に直交する直線偏波を同時に放射して、左旋の楕円偏波を発生させる第２アンテナ手段と、前記励振部に夫々入力される２つの第２高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する第２位相調整手段と、を有する第２アンテナ装置と、を備えることを特徴とするアンテナシステムであってもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、第１高周波信号を出力する工程と、前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する工程と、前記出力された前記第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する工程と、前記出力された前記第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する工程と、前記出力された第１高周波信号および第２高周波信号、のうち少なくとも一方の位相を調整する工程と、を含む、ことを特徴とするアンテナ装置の調整方法であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な構成で、所望の直線偏波を生成できるアンテナ装置、アンテナシステム、及びその調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】第１及び第２アンテナに入力される第１及び第２高周波信号の入力位相を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置による効果を説明するための図である。
【図５】第１及び第２アンテナから放射される偏波の偏波特性の一例を示す図である。
【図６】第１及び第２アンテナから放射される偏波の偏波特性の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るアンテナシステムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の変形例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態７に係るアンテナシステムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図１４】関連するアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の機能ブロック図である。本実施の形態に係るアンテナ装置１は、第１高周波信号を出力する第１高周波出力手段２と、第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する第２高周波出力手段３と、第１高周波出力手段２から出力された第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する第１アンテナ手段４と、第２高周波出力手段３から出力された第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する第２アンテナ手段５と、第１高周波出力手段２から出力される第１高周波信号、および、第２高周波出力手段３から出力される第２高周波信号、のうち少なくとも一方の位相を調整する位相調整手段６と、を備えている。
【００２０】
上述のような簡易な構成において、位相調整手段６は、第１及び第２高周波信号のうち少なくとも一方の位相を調整する。そして、その調整された第１高周波信号に応じて第１アンテナ手段４にから放射される右旋の楕円偏波と、その調整された第２高周波信号に応じて第２アンテナ手段５にから放射される左旋の楕円偏波と、により、所望の偏波方向を有する直線偏波が合成される。
【００２１】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態１に係るアンテナ装置１０は、第１高周波源１１と、第１位相調整機構１２と、第１アンテナ１３と、第２高周波源１４と、第２位相調整機構１５と、第２アンテナ１６と、一対の給電線１７と、を備えている。
【００２２】
なお、アンテナ装置１０は、例えば、制御処理、演算処理等を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、処理データ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を有する、マイクロコンピュータを中心にハードウェア構成されている。
【００２３】
第１高周波源１１は、第１高周波出力手段２の一具体例であり、例えば、６０ＧＨｚ帯の第１高周波信号を生成する。また、第１高周波源１１には、給電線１７を介して第１アンテナ１３が接続されており、第１高周波源１１は、生成した第１高周波信号を第１アンテナ１３に対して出力する。
【００２４】
第１位相調整機構１２は、位相調整手段６の一具体例であり、第１高周波源１１と第１アンテナ１３とを接続する給電線１７に設けられている。第１位相調整機構１２は、第１アンテナ１３に入力される第１高周波信号の位相を、０度から３６０度の範囲で連続的に変更することができる。第１高周波源１１から出力された第１高周波信号は、第１位相調整機構１２により調整され、第１アンテナ１３に入力される。
【００２５】
第１アンテナ１３は、第１アンテナ手段４の一具体例であり、第１位相調整機構１２により調整された第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波Ｘ１を放射する。
【００２６】
第２高周波源１４は、第２高周波出力手段３の一具体例であり、第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を生成する。また、第２高周波源１４には給電線１７を介して第２アンテナ１６が接続されており、第２高周波源１４は、生成した第２高周波信号を第２アンテナ１６に対して出力する。
【００２７】
第２位相調整機構１５は、位相調整手段６の一具体例であり、第２高周波源１４と第２アンテナ１６とを接続する給電線１７に設けられている。第２位相調整機構１５は、第２アンテナ１６に入力される第２高周波信号の位相を、０度から３６０度の範囲で連続的に変更することができる。第２高周波源１４から出力された第２高周波信号は、第２位相調整機構１５により調整され、第２アンテナ１６に入力される。
【００２８】
第２アンテナ１６は、第２アンテナ手段５の一具体例であり、第２位相調整機構１５により調整された第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波Ｘ２を放射する。そして、第１アンテナ１３から放射される右旋の楕円偏波Ｘ１と、第２アンテナ１６から放射される左旋の楕円偏波Ｘ２とで、例えば、任意の偏波方向（励振方向）を有する直線偏波が合成される。
【００２９】
なお、上述の如く、第１高周波信号と第２高周波信号とは同一の周波数成分を有している。これにより、第１アンテナ１３から放射される第１高周波信号に基づいた右旋の楕円偏波Ｘ１と、第２アンテナ１６から放射される第２高周波信号に基づいた左旋の楕円偏波Ｘ２と、は相互に打ち消し合うことで、任意の偏波方向を有する直線偏波が合成される。
【００３０】
ここで、本実施の形態１において、第１及び第２アンテナ１３、１６が、一対の給電線１７を介して第１及び第２高周波源１１、１４が夫々接続される構成であるが、これに限らず、同一の周波数成分を有する第１及び第２高周波信号を第１及び第２アンテナ１３、１６に夫々入力できる構成であれば、任意の構成が適用可能である。
【００３１】
また、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０は、第１及び第２位相調整機構１２、１５のうち一方のみを備える構成であってもよい。さらに、各給電線１７の長さを調整することで、第１及び第２高周波信号の位相を調整してもよい。
【００３２】
さらにまた、第１アンテナ１３が左旋の楕円偏波を放射し、第２アンテナ１６が右旋の楕円偏波を放射する構成であってもよく、すなわち、第１アンテナ１３と第２アンテナ１６とが相互に逆旋の楕円偏波を放射する構成であればよい。さらにまた、第１及び第２アンテナ１３、１６は、楕円偏波Ｘ１、Ｘ２を夫々放射しているが、これに限らず、楕円偏波の一種である円偏波を夫々放射してもよい。
【００３３】
次に、第１及び第２アンテナ１３、１６に入力される第１及び第２高周波信号の入力位相について、図３を用いて詳細に説明する。例えば、第１位相調整機構１２は、第１アンテナ１３に対して入力される第１高周波信号の入力位相を設定し、第２位相調整機構１５は、この第１高周波信号の入力位相を基準にして、第２アンテナ１６に対して入力される第２高周波信号の入力位相を設定する。このように、第１アンテナ１３に入力される第１高周波信号と第２アンテナ１６に入力される第２高周波信号との入力位相差が設定される。
【００３４】
例えば、図３に示すように、第１アンテナ１３から放射される右旋の楕円偏波Ｘ１の初期位相における電界方向Ｓ１をＡ０度とし、第２アンテナ１６から放射される左旋の楕円偏波Ｘ２の初期位相における電界方向Ｓ２をＡ１度とし、これら右旋の楕円偏波Ｘ１と左旋の楕円偏波Ｘ２とで合成される直線偏波の所望の偏波方向Ｓ３をＢ度とし、Ｎを任意の整数とするとき、基準の第１アンテナ１３へ入力される第１高周波信号と第２アンテナ１６へ入力される第２高周波信号との入力位相差は、下記（１）式により表現することができる。
入力位相差＝２Ｂ−Ａ０−Ａ１±２Ｎ×１８０（度）    （１）式
【００３５】
なお、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０は、説明の簡略化のために、相互に逆旋の楕円偏波Ｘ１、Ｘ２を放射する２つの第１及び第２アンテナ１３、１６を備える構成であるが、構成されるアンテナ素子の数は３つ以上でもよい。
【００３６】
但し、合成される直線偏波の軸比を十分に大きくするためには、右旋の楕円偏波Ｘ１を放射するアンテナ素子の数と、左旋の楕円偏波Ｘ２を放射するアンテナ素子の数とは、同一であるのが好ましい。この場合、基準のアンテナ素子と、この基準のアンテナ素子と同一の旋回方向の楕円偏波を放射するアンテナ素子と、の入力位相差は、初期の電界方向をＡ２度とすると、下記（２）式により表現することができる。なお、この入力位相差は、初期の電界方向をＡ０度とすることと実質的に等価である。
入力位相差＝Ａ０−Ａ２±２Ｎ×１８０  （度）    （２）式
【００３７】
また、直線偏波の偏波方向を変更する場合、第１及び第２位相調整機構１２、１５は、第１アンテナ１３と第２アンテナ１６との入力位相差を以下のように設定することができる。すなわち、第１及び第２位相調整機構１２、１５は、第１アンテナ１３へ入力される第１高周波信号と第２アンテナ１６へ入力される第２高周波信号との入力位相差を、上記（１）式で算出される入力位相差に位相差Δ１を加算した値、あるいは、上記（１）式及び（２）式で算出される入力位相差に位相差Δ２を加算した値、に調整する。その結果、第１アンテナ１３から放射される右旋の楕円偏波Ｘ１と、第２アンテナ１６から放射される左旋の楕円偏波Ｘ２と、から合成される直線偏波の偏波方向は、Ｂ＋（Δ１＋Δ２）／２に設定される。
【００３８】
なお、第１及び第２位相調整機構１２、１５を用いて、第１アンテナ１３に入力される第１高周波信号と第２アンテナ１６に入力される第２高周波信号との入力位相差を調整しているが、これに限らず、例えば、移相器、可変キャパシタンス、可変インダクタ等を用いて、上記入力位相差を調整してもよい。以上の構成により、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０において、特別な偏波変換器やアンテナへの複雑な配線を必要とせずに、簡易な構成で任意の偏波方向を有する直線偏波を生成することができる。
【００３９】
次に、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０による効果について、詳細に説明する。図４に示す如く、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０において、第１及び第２アンテナ１３、１６は、例えば、パッチアンテナとして夫々構成されており、各パッチアンテナは相互に逆旋の楕円偏波Ｘ１、Ｘ２を放射する。
【００４０】
図５は、第１及び第２アンテナ１３、１６からの楕円偏波Ｘ１、Ｘ２の初期の電界方向Ｓ４を０度とした場合の偏波特性を示している。また、図５は、アンテナ装置１０の垂直方向において、放射電磁波を理想的な直線偏波用アンテナによって受信し、その受信アンテナを回転させた場合の受信電界強度の変化を示している。さらに、図５において、半径方向は電界の強さを示しており、０度および１８０度方向の電界が最大となり、９０度および２７０度方向の電界が最小となっている。なお、偏波比は略２７ｄＢとなっており、垂直偏波が生成されている。
【００４１】
一方で、図６は、第１アンテナ１３と第２アンテナ１６との入力位相差を調整して、楕円偏波Ｘ１、Ｘ２の初期の電界方向Ｓ４を９０度とした場合における偏波特性の一例を示す図である。また、図６において、半径方向は電界の強さを示しており、９０度および２７０度方向の電界が最大となり、水平偏波が生成される。このとき、偏波比は略２７ｄＢとなっている。
【００４２】
以上、本実施の形態１に係るアンテナ装置１０によれば、簡易な構成で、任意の偏波方向を有する直線偏波を合成することができる。
【００４３】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るアンテナシステムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係るアンテナシステム２０は、上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０を一対備えている。各アンテナ装置１０の第１及び第２位相調整機構１２、１５により、第１アンテナ１３へ入力される第１高周波信号と第２アンテナ１６へ入力される第２高周波信号との入力位相差を調整することで、任意の偏波方向の直線偏波を発生させることができ、さらに、ビームステアリング機能によりビーム走査を行うことができる。
【００４４】
アンテナシステム２０が上記ビームステアリング機能を実行する場合において、各アンテナ装置１０の第１及び第２位相調整機構１２、１５は、直線偏波の偏波方向の決定に必要な入力位相差に、ビームステアリング機能に必要な入力位相差を加算した位相差を求める。そして、第１及び第２位相調整機構１２、１５は、第１アンテナ１３へ入力される第１高周波信号と第２アンテナ１６へ入力される第２高周波信号との入力位相差が、上記求めた位相差となるように調整する。ここで、偏波方向の決定に必要な入力位相差は、上記実施の形態１と同様の方法で求めることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態２に係るアンテナシステム２０において、上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態３に係るアンテナ装置３０において、第１及び第２アンテナ３１、３２は、複数のアンテナ素子３１１、３２１からなるアレイアンテナとして構成されている。第１及び第２アンテナ３１、３２の各アンテナ素子３１１、３２１は、分岐部３３及び給電線３４を介して第１及び第２高周波源１１、１４に夫々接続されている。
【００４７】
第１高周波源１１から出力された第１高周波信号の位相は、第１位相調整機構１２により調整される。そして、調整された第１高周波信号は、分岐部３３で分岐され、第１アンテナ３１の各アンテナ素子３１１に入力される。これにより、第１アンテナ３１の各アンテナ素子３１１は、入力された第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波Ｘ１を放射する。
【００４８】
同様に、第２高周波源１４から出力された第２高周波信号の位相は、第２位相調整機構１５により調整される。そして、調整された第２高周波信号は、分岐部３３で分岐され、第２アンテナ３２の各アンテナ素子３２１に入力される。これにより、第２アンテナ３２の各アンテナ素子３２１は、入力された第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波Ｘ２を放射する。
【００４９】
また、第１及び第２アンテナ３１、３２は、例えば、シーケンシャルアレイ構造となっており、複数のアンテナ素子３１１、３２１をアレイ化することで楕円偏波Ｘ１、Ｘ２を夫々生成する。さらに、直線偏波の偏波方向の決定に必要な入力位相差は、第１及び第２アンテナ３１、３２を単一のアンテナ素子とみなすことで、上記実施の形態１と同様の方法で求めることができる。
【００５０】
例えば、第１及び第２位相調整機構１２、１５は、第１アンテナ３１へ入力される第１高周波信号と第２アンテナ３２へ入力される第２高周波信号との入力位相差を調整することで、直線偏波の偏波方向を変更することができる。さらに、第１及び第２位相調整機構１２、１５は、上記偏波方向の決定に必要な入力位相差とビームステアリング機能に必要な入力位相差とを加算した位相差に、第１アンテナ３１へ入力される第１高周波信号と第２アンテナ３２へ入力される第２高周波信号との入力位相差を調整することで、所望の偏波方向を有する直線偏波を生成しつつ、ビームステアリング機能を実行することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態３に係るアンテナ装置３０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５２】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態４に係るアンテナ装置４０は、第１高周波源１１と第１アンテナ１３とを接続状態および非接続状態に切り替える第１スイッチ４１と、第２高周波源１４と第２アンテナ１６とを接続状態および非接続状態に切り替える第２スイッチ４２と、を更に備えている。
【００５３】
第１スイッチ４１は、スイッチ手段の一具体例であり、第１高周波源１１と第１位相調整機構１２との間の給電線１７に設けられている。同様に、第２スイッチ４２は、スイッチ手段の一具体例であり、第２高周波源１４と第２位相調整機構１５との間の給電線１７に設けられている。
【００５４】
なお、アンテナ装置４０は、第１及び第２スイッチ４１、４２のうちいずれか一方のみを備える構成であってもよい。また、第１及び第２スイッチ４１、４２は、第１及び第２アンテナ１３、１６と第１及び第２位相調整機構１２、１５との間の給電線１７に夫々設けられる構成であってもよい。
【００５５】
例えば、第１スイッチ４１が接続状態（オン状態）となり、第２スイッチ４２が非接続状態（オフ状態）となる場合、第１高周波源１１から出力される第１高周波信号は、第１スイッチ４１を介して、第１アンテナ１３に供給され、第１アンテナ１３から右旋の楕円偏波Ｘ１が放射される。
【００５６】
また、第１スイッチ４１が非接続状態となり、第２スイッチ４２が接続状態となる場合、第２高周波源１４から出力される第２高周波信号は、第２スイッチ４２を介して、第２アンテナ１６に供給され、第２アンテナ１６から左旋の楕円偏波Ｘ２が放射される。
【００５７】
さらに、第１スイッチ４１が接続状態となり、第２スイッチ４２が接続状態となる場合、第１高周波源１１から出力される第１高周波信号は、第１スイッチ４１を介して、第１アンテナ１３に供給され、第１アンテナ４１から右旋の楕円偏波Ｘ１が放射される。同時に、第２高周波源１４から出力される第２高周波信号は、第２スイッチ４２を介して、第２アンテナ１６に供給され、第２アンテナ１６から左旋の楕円偏波Ｘ２が放射される。そして、これら右旋の楕円偏波Ｘ１と左旋の楕円偏波Ｘ２とが合成され、任意の偏波方向を有する直線偏波が生成される。
【００５８】
なお、本実施の形態４に係るアンテナ装置４０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５９】
以上、本実施の形態４に係るアンテナ装置４０によれば、簡易な構成で、任意の偏波方向の直線偏波を合成できるだけでなく、適宜切り替えて、右旋および左旋の楕円偏波Ｘ１、Ｘ２を放射することができる。なお、本実施の形態４に係るアンテナ装置４０は、相互に逆旋の楕円偏波Ｘ１、Ｘ２を放射する２つの第１及び第２アンテナ１３、１６を備える構成であるが、これに限らず、相互に逆旋の楕円偏波Ｘ１、Ｘ２を放射する３つ以上のアンテナを備える構成であってもよい。
【００６０】
また、送受信器間に遮蔽物が無く、見通しが確保されている場合には、上述のように楕円偏波（又は円偏波）を用いることにより、マルチパスの影響を抑制できる。例えば、等化器等を利用せず、あるいは、耐マルチパスを有するが消費電力が高いＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交波周波数分割多重）から他の変調方式を利用する、ことにより、偏波の変更と共に適宜無線方式や回路を変更し、効果的に低消費電力化を実現することができる。
【００６１】
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態５に係るアンテナ装置５０は、第１アンテナ１３の放射出力を調整する第１電力増幅器５１と、第２アンテナ１６の放射出力を調整する第２電力増幅器５２と、を更に備えている。
【００６２】
第１電力増幅器５１は、電力調整手段の一具体例であり、第１高周波源１１と第１位相調整機構１２との間の給電線１７に設けられている。同様に、第２電力増幅器５２は、電力調整手段の一具体例であり、第２高周波源１４と第２位相調整機構１５との間の給電線１７に設けられている。なお、アンテナ装置５０は、第１及び第２電力増幅器５１、５２のうちいずれか一方のみを備える構成であってもよい。また、第１及び第２電力増幅器５１、５２は、第１及び第２アンテナ１３、１６と第１及び第２位相調整機構１２、１５との間の給電線１７に夫々設けられる構成であってもよい。
【００６３】
さらに、アンテナ装置５０は、２つの第１及び第２アンテナ１３、１６を備える構成であるが、これに限らず、３つ以上のアンテナを備える構成であってもよい。
【００６４】
なお、本実施の形態５に係るアンテナ装置５０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６５】
以上、本実施の形態５に係るアンテナ装置５０によれば、簡易な構成で任意の偏波方向を有する直線偏波を生成できるだけでなく、第１及び第２アンテナ１３、１６の放射出力を調整することができる。例えば、送受信器間の距離が遠くなり、十分な送受信電力が得られなくなった場合、第１及び第２電力増幅器５１、５２により放射電力を増幅することで通信を確実に維持することができる。逆に、送受信器間の距離が接近し、十分な送受信電力が得られる場合、第１及び第２電力増幅器５１、５２により放射電力を必要レベルに低下させることで省電力化を図ることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態５に係るアンテナ装置５０は、上記実施の形態４に係るアンテナ装置４０と同様に、第１及び／又は第２スイッチ４１、４２を備える構成であってもよい（図１１）。これにより、簡易な構成で、第１及び第２アンテナ１３、１６の放射出力を調整できるだけでなく、さらに、任意の偏波方向の直線偏波を合成し、あるいは、適宜切り替えて右旋および左旋の楕円偏波Ｘ１、Ｘ２を放射させることができる。
【００６７】
実施の形態６．
図１２は、本発明の実施の形態６に係るアンテナ装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。本実施の形態６に係るアンテナ装置６０は、高周波源６１と、分岐回路６２と、第１位相調整機構１２と、第１アンテナ１３と、第２位相調整機構１５と、第２アンテナ１６と、を備えている。
【００６８】
高周波源６１は、高周波出力手段の一具体例であり、高周波信号を生成して分岐回路６２に対して出力する。分岐回路６２は、分岐手段の一具体例であり、高周波源６１から出力された高周波信号を、同一周波数成分を有する２つの高周波信号に分岐する。なお、本実施の形態６に係るアンテナ装置６０において、同一の周波数成分を有する２つの高周波信号を生成できれば、分岐回路６２を有しない構成であってもよい。
【００６９】
第１アンテナ１３は、分岐回路６２により分岐された第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波Ｘ１を放射する。また、第２アンテナ１６は、分岐回路６２により分岐された第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波Ｘ２を放射する。
【００７０】
第１位相調整機構１２は、分岐回路６２により分岐され、第１アンテナ１３に入力される第１高周波信号の位相を調整する。同様に、第２位相調整機構１５は、分岐回路６２に分岐され、第２アンテナ１６に入力される第２高周波信号の位相を調整する。なお、本実施の形態６に係るアンテナ装置６０は、第１及び第２位相調整機構１２、１５のうち、いずれか一方のみを有する構成であってもよい。
【００７１】
本実施の形態６に係るアンテナ装置６０によれば、高周波源の数を低減できるため、より構成を簡略化でき、さらに、上記実施の形態１と同様の効果、すなわち、簡易な構成で任意の偏波方向を有する直線偏波を合成することができる。
【００７２】
なお、本実施の形態６に係るアンテナ装置６０において、他の構成は上記実施の形態１に係るアンテナ装置１０と略同一であることから、同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７３】
実施の形態７．
図１３は、本発明の実施の形態７に係るアンテナシステムの概略的な構成を示すブロック図である。本実施の形態７に係るアンテナシステム７０は、第１アンテナ装置７１０と、第２アンテナ装置７２０と、を備えている。
【００７４】
第１アンテナ装置７１０は、第１高周波源７１１と、第１分岐回路７１２と、第１アンテナ７１３と、一対の第１位相調整機構７１４と、を備えている。
【００７５】
第１高周波源７１１は、第１高周波出力手段の一具体例であり、第１高周波信号を生成し、第１分岐回路７１２に対して出力する。第１分岐回路７１２は、第１分岐手段の一具体例であり、第１高周波源７１１から出力された第１高周波信号を２つに分岐し、第１アンテナ７１３に夫々出力する。
【００７６】
第１アンテナ７１３は、第１アンテナ手段の一具体例であり、第１分岐回路７１２により分岐された２つの第１高周波信号が入力される一対の励振部７１３ａを有しており、右旋の楕円偏波を生成する。
【００７７】
一対の第１位相調整機構７１４は、第１位相調整手段の一具体例であり、第１アンテナ７１３の各励振部７１３ａに入力される第１高周波信号の位相を夫々調整する。各第１位相調整機構７１４は、第１分岐回路７１２と第１アンテナ７１３との間の一対の給電線７１５に夫々設けられている。なお、本実施の形態７において、一対の第１位相調整機構７１４のうち一方のみが設けられる構成であってもよい。
【００７８】
第１アンテナ７１３の各励振部７１３ａは、第１分岐回路７１２により分岐され、第１位相調整機構７１４により調整された第１高周波信号に応じて、相互に直交する直線偏波を同時に放射し、右旋の楕円偏波Ｘ１を合成する。また、第１位相調整機構７１４は、第１アンテナ７１３の各励振部７１３ａに入力される第１高周波信号の入力位相誤差を適正に補正し、生成した右旋の楕円偏波Ｘ１の軸比を改善することができる。
【００７９】
第２アンテナ装置７２０は、上記第１アンテナ装置７１０と略同一の構成を有しており、すなわち、第２高周波源７２１と、第２分岐回路７２２と、第２アンテナ７２３と、一対の第２位相調整機構７２４と、を備えている。
【００８０】
第２高周波源７２１は、第２高周波出力手段の一具体例であり、第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を生成し、第２分岐回路７２２に対して出力する。第２分岐回路７２２は、第２分岐手段の一具体例であり、第２高周波源７２１から出力された第２高周波信号を２つに分岐し、第２アンテナ７２３に出力する。
【００８１】
第２アンテナ７２３は、第２アンテナ手段の一具体例であり、第２分岐回路７２２により分岐された２つの第２高周波信号が入力される一対の励振部７２３ａを有しており、左旋の楕円偏波を生成する。
【００８２】
一対の第２位相調整機構７２４は、第２位相調整手段の一具体例であり、第２アンテナ７２３の各励振部７２３ａに入力される第２高周波信号の位相を夫々調整する。各第２位相調整機構７２４は、第２分岐回路７２２と第２アンテナ７２３との間の一対の給電線７２５に夫々設けられている。なお、本実施の形態７において、一対の第２位相調整機構７２４のうち一方のみが設けられる構成であってもよい。
【００８３】
第２アンテナ７２３の各励振部７２３ａは、第２分岐回路７２２により分岐され、第２位相調整機構７２４により調整された第２高周波信号に応じて、相互に直交する直線偏波を同時に放射し、左旋の楕円偏波Ｘ２を合成する。また、第２位相調整機構７２４は、第２アンテナ７２３の各励振部７２３ａに入力される第２高周波信号の入力位相誤差を適正に補正し、生成した左旋の楕円偏波Ｘ２の軸比を改善することができる。
【００８４】
ここで、第１及び第２位相調整機構７１４、７２４は、例えば、第１及び第２アンテナ７１３、７２３により生成される楕円偏波Ｘ１、Ｘ２が相互に強め合うように、第１及び第２アンテナ７１３、７２３に入力される第１及び第２高周波信号の入力位相差を設定する。
【００８５】
なお、第１及び第２アンテナ７１３、７２３は、一対の励振部７１３ａ、７２３ａを有するパッチアンテナとして構成されているが、これに限らず、相互に直交する直線偏波を同時に放射できれば、任意の構成が適用可能である。また、アンテナシステム７０は、２つの第１及び第２アンテナ装置７１０、７２０を備える構成であるが、これに限らず、３つ以上のアンテナ装置により構成されていてもよい。
【００８６】
以上、本実施の形態７に係るアンテナシステム７０によれば、第１及び第２アンテナ７１３、７２３により生成される楕円偏波Ｘ１、Ｘ２の軸比を改善することができ、さらに、上記実施の形態１と同様の効果、すなわち、簡易な構成で任意の偏波方向を有する直線偏波を合成することができる。
【００８７】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態１乃至７を任意に組み合わせて、アンテナ装置及びアンテナシステムを構成することが可能である。
【００８８】
また、上記実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００８９】
（付記１）第１高周波信号を出力する第１高周波出力手段と、前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する第２高周波出力手段と、前記第１高周波出力手段から出力された前記第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する第１アンテナ手段と、前記第２高周波出力手段から出力された前記第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する第２アンテナ手段と、前記第１高周波出力手段から出力される前記第１高周波信号、および、前記第２高周波出力手段から出力される前記第２高周波信号、のうち少なくとも一方の位相を調整する位相調整手段と、を備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【００９０】
（付記２）（付記１）記載のアンテナ装置であって、前記第１アンテナ手段及び第２アンテナ手段は、夫々、複数のアンテナ素子からなるアレイアンテナである、ことを特徴とするアンテナ装置。
【００９１】
（付記３）（付記１）又は（付記２）記載のアンテナ装置であって、前記第１高周波出力手段と前記第１アンテナ手段との接続、および、前記第２高周波出力手段と第２アンテナ手段との接続、のうち少なくとも一方を接続状態および非接続状態に切り替えるスイッチ手段を更に備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【００９２】
（付記４）（付記１）乃至（付記３）のうちいずれかに記載のアンテナ装置であって、前記第１アンテナ手段および第２アンテナ手段のうち、少なくとも一方の放射出力を調整する電力調整手段を更に備える、ことを特徴とするアンテナ装置。
【００９３】
（付記５）高周波信号を出力する高周波出力手段と、前記高周波出力手段から出力された高周波信号を同一の周波数成分を有する２つの高周波信号に分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐された一方の高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する第１アンテナ手段と、前記分岐手段により分岐された他方の高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する第２アンテナ手段と、前記第１アンテナ手段および第２アンテナ手段に夫々入力される高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する位相調整手段と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【００９４】
（付記６）第１高周波信号を出力する第１高周波出力手段と、前記第１高周波出力手段から出力された第１高周波信号を２つに分岐する第１分岐手段と、前記第１分岐手段により分岐された２つの第１高周波信号に応じて、２つの励振部から相互に直交する直線偏波を同時に放射して、右旋の楕円偏波を生成する第１アンテナ手段と、前記励振部に夫々入力される２つの第１高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する第１位相調整手段と、を有する第１アンテナ装置と、前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する第２高周波出力手段と、前記第２高周波出力手段から出力された第２高周波信号を２つに分岐する第２分岐手段と、前記第２分岐手段により分岐された２つの第２高周波信号に応じて、２つの励振部から相互に直交する直線偏波を同時に放射して、左旋の楕円偏波を生成する第２アンテナ手段と、前記励振部に夫々入力される２つの第２高周波信号のうち、少なくとも一方の位相を調整する第２位相調整手段と、を有する第２アンテナ装置と、を備えることを特徴とするアンテナシステム。
【００９５】
（付記７）第１高周波信号を出力する工程と、前記第１高周波信号と同一の周波数成分を有する第２高周波信号を出力する工程と、前記出力された前記第１高周波信号に応じて、右旋の楕円偏波を放射する工程と、前記出力された前記第２高周波信号に応じて、左旋の楕円偏波を放射する工程と、前記出力された第１高周波信号および第２高周波信号、のうち少なくとも一方の位相を調整する工程と、を含む、ことを特徴とするアンテナ装置の調整方法。
【００９６】
この出願は、２０１０年５月２１日に出願された日本出願特願２０１０−１１７３０５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００９７】
１    アンテナ装置
２    第１高周波出力手段
３    第２高周波出力手段
４    第１アンテナ手段
５    第２アンテナ手段
６    位相調整手段
１０    アンテナ装置
１１    第１高周波源
１２    第１位相調整機構
１３    第１アンテナ
１４    第２高周波源
１５    第２位相調整機構
１６    第２アンテナ
１７    給電線
４１    第１スイッチ
４２    第２スイッチ
５１    第１電力増幅器
５２    第２電力増幅器
【図１】
2011145264.tif 000003
【図２】
2011145264.tif 000004
【図３】
2011145264.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2011145264.tif 000010
【図９】
2011145264.tif 000011
【図１０】
2011145264.tif 000012
【図１１】
2011145264.tif 000013
【図１２】
2011145264.tif 000014
【図１３】
2011145264.tif 000015
【図１４】
2011145264.tif 000016
【国際調査報告】
2011145264.tif 000017
2011145264.tif 000018
2011145264.tif 000019
2011145264.tif 000020